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载锰焦糖碳纳米球在乳腺癌同步体内MRI与光热治疗中的应用价值

向颖；郭丽娟；王红；齐亚飞；郭卫华；王青；于德新

关键词：乳腺肿瘤光热治疗磁共振成像生物相容性生物降解性

摘要： 目的探讨载锰焦糖碳纳米球(Mn-CNS)在乳腺癌同步体内MRI与光热治疗中的应用价值.方法采用无水葡萄糖作为碳源制备焦糖碳纳米球(CNS),表面吸附Mn2+制得Mn-CNS.在pH=7.4、6.0、5.0的超纯水体系中分别配制锰浓度依次为0、0.14、0.28、0.57、1.14、2.28 mmol/L的Mn-CNS溶液,测定不同pH体系内Mn-CNS水溶液的MR信号值,得到弛豫率.评估Mn-CNS细胞毒性,病理检查评估系统毒性.采用电感耦合等离子体质谱分析人乳腺癌细胞(MCF-7)、人正常乳腺上皮细胞(MCF-10A)和人巨噬细胞对Mn2+的摄取.小鼠乳腺癌4T1细胞乳腺癌动物模型成功后,将小鼠采用数字表法随机分为4组,每组6只,分别采用瘤内注射生理盐水+近红外激光(NIR)、静脉注射生理盐水+NIR、瘤内注射Mn-CNS+NIR、静脉注射Mn-CNS+NIR.瘤内注射30 min、尾静脉注射12 h后,用808 nm激光持续照射肿瘤部位10 min,记录肿瘤部位的温度变化,观察各组相对肿瘤体积变化.通过小鼠尾静脉注射Mn-CNS(含Mn为4 mg/kg),分别在注射前、注射后15 min、30 min、1 h、2 h、3 h、4 h、12 h、24 h、48 h、4 d采集MRI图像.采用t检验比较Mn-CNS孵育前后,不同细胞内Mn2+量的变化及不同处理组的肿瘤体积差异.结果在pH=7.4、6.0、5.0的体系里,Mn-CNS弛豫率分别为5.42、3.48、0.18 L·mmol-1·s-1.在25、50、100、200 μg/ml的Mn-CNS培养浓度内,4T1细胞活力均维持在90%以上.MCF-7、人巨噬细胞均摄取一定量的Mn2+,摄取前后的差异有统计学意义(P<0.05);MCF-10A摄取后细胞内的Mn2+的量稍高于摄取前,但差异无统计学意义(P>0.05).各组荷4T1瘤小鼠尾静脉、瘤内注射生理盐水后,光热治疗10 min,小鼠肿瘤温度升高,肿瘤内注射Mn-CNS组>静脉注射Mn-CNS组>静脉注射生理盐水组>肿瘤注射生理盐水组.光热治疗后,瘤内注射生理盐水组和Mn-CNS组的相对肿瘤体积差异有统计学意义(t=-2.724,P<0.05),静脉注射生理盐水和Mn-CNS组的相对肿瘤体积差异也有统计学意义(t=-5.193,P<0.05).荷4T1瘤小鼠尾静脉注射Mn-CNS后,肿瘤的T1信号强度逐渐上升,4 h达到强化峰值,之后信号强度值保持稳定并在12 h略下降,而后逐渐降低至正常;肾脏T1信号强度变化趋势与肿瘤组织一致,强化程度高于肿瘤,而肝脏组织强化程度低.结论 Mn-CNS生物相容性高并可自降解,同步实现靶向MRI和精准光热治疗,在乳腺癌一体化诊疗中具有重要的价值.

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